さて試作した結果は・・・結果からいうと失敗でした。
多層化に加え、インピーダンスコントロールの為に
層間厚を厚くし過ぎた為、屈曲性が損なわれるほど
板厚が厚くなっていました。
曲がるのですが、弾性が高くバネのように戻ってしまったのです。
いくら極薄多層板といえど、限度がありました。
・屈曲部の層数を減らす
・屈曲部の幅を最小限にする
・層間厚を見直す
などと言った見直しを行い基板を再作成したところ、
十分な屈曲性が得られ満足のいく製品となりました。
基板設計だけでなく製造・実装さらには基材に関する
知識の重要性に改めて気付かされました。
興味があれば是非お問い合わせください。
@kitaoka
採用に至った基材「MCF-5000I」ですが、メリット・デメリットを簡単にまとめます。
メリット
・リジッド部とフレキ部に同じ基材を用いる為、膨張係数が同じである為、VIAの信頼性が高い
・屈曲部の層数を増やすことが可能
・比誘電率/誘電正接ともに低く、高周波特性に優れている
・多層化できることから、インピーダンスの不連続も防止できる
デメリット
・薄い為にV-Cutによる基板加工が出来ない
・屈曲部が有る為、実装しにくい
・通常のリジッド基板と比べコストが高い
などです。
デメリット部については実装工場と連携し、外形加工方法を
工夫することで、実装時の問題点を回避しました。
コストについてはメリットが大きいことから了承頂きました。
基板設計については屈曲部で考慮する点がいくつかありましたが、
ノウハウとなるので今回は秘密です ^^;
つづく。
また、新たな問題点のひとつとして、本基板ではインピーダンス制御が
必要な信号を多用しておりました。一般的なリジッドフレキ基板は、
リジッド部にガラスエポキシ材を、フレキ部には両面のポリイミド材を
使用します。熱膨張係数の異なる基材であることからスルーホールの
信頼性が劣ることに加え、インピーダンスの不連続も考えられます。
フレキ部については、一般的に片面をGNDのメッシュ構造とすることで
屈曲性を保ったままインピーダンスコントロールも可能ですが、今回の
基板では高速伝送の信号に加え、電源を複数配線する必要もあり、4層以上の
配線層確保が必要となりました。多層化することで通常フレキ材の場合は
屈曲性が損なわれるというデメリットがあり、こういった懸念事項を
あげたところ、基板メーカーサイドから基材の提案がありました。
それが「MCF-5000I」という基材です。
全面ポリミド材で屈曲性に優れた「極薄多層板」というもので、特性も
調べたところ比誘電率、誘電正接は共に低く、高周波特性も満足できる
ものであり採用の方向となりました。
但し、コスト面では量産性に向いてない為、試作品限定といった感じかと。
つづく。
この記事の基板設計テーマは「超小型化」でした。
製品サイズは既にfixされ、条件緩和は無く、回路ボリュームも
サイズ感から、見るからにオーバースペックです。
リジッド基板では、基板を複数に分割しコネクタを利用して
スタックする必要があります。しかし、容積の問題とスタック用
コネクタ配置スペースの確保自体が難しい為、リジッドフレキ基板を
採用することになりました。
リジッドフレキ基板のメリットである
・屈曲性
・基板間のコネクタレス（コネクタ＋ケーブル）
を有効活用しました。
つづく
